文凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制浙江理工大学本科毕业设计论文凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制第章绪论引言凸轮机构是种重要的驱动和控制机构用来实现机械化跟自动化，广泛的应用在轻工发动机纺织印刷等工业机械中。凸轮机构是由凸轮从动件和机架组成的传动机构。三者之中凸轮是的主要运动方法是连续的等速回转，因此设计不同形状的凸轮轮廓曲线就可以使从动件按照你想要的运动规律来进行运动。凸轮机构之所以能如此广泛的应用是因为有许多其他机构比不上的优点，如设计方便，适应性好，可以实现从动件的复杂运动规律的要求结构简单紧凑，控制准确而有效，运动的特性好，使用方便性能稳定，故障少，维护保养方便。实际中所使用的凸轮机构的形式繁多，对凸轮机构的分类方法有三种，按凸轮的几何形状可以分为平面凸轮空间凸轮按从动件的形状可以分为尖底从动浙江理工大学本科毕业设计论文件滚子从动件平底从动件曲面从动件滑船式从动件按凸轮与从动件维持接触的方式可以分为力锁合凸轮机构几何形状锁合凸轮机构。凸轮机构具有传动导向及控制等功能，所以在各种需要实现机械自动化和半自动化的场合取得了广泛的应用。当凸轮机构用作传动机构时，可产生各种复杂的运动规律当凸轮机构用于导向机构时，可以使工作机械的动作端产生复杂的轨迹或平面运动当它作为控制机构时，可以控制执行机构的自动工作循环。随着工业自动化程度的提高和凸轮技术水平的不断增长，凸轮机构所能应用范围将会变得更加广泛。凸轮机构的研究现状和发展趋势国内外凸轮机构研究现状虽然我们对凸轮机构的认识时间很长，但直到世纪末人们都没有对凸轮机构进行过系统的研究和分析。随着工业的快速发展，人们对自动化机械的需求量增加，在世纪初期凸轮机构的研究才开始受到重视。凸轮机构应用的广泛性推动了人们对它的研究。最初，人们只研究凸轮简单的几何形状和运动，来满足从动件运动的简单位置要求。随着各种机械在速度效率寿命噪声和可靠性等方面对凸轮的要求日益提高，对凸轮机构的研究也逐步扩展与深化，从简单地考虑几何尺寸运动分析和静力分析，发展到考虑动力学润滑误差影响弹性变形等，其研究方向有数十个之多。我国对凸轮机构的应用和研究已经有许多年的历史，目前仍在继续扩展和深入。年全国第三届机构学学术讨论会上关于凸轮机构的论文只有篇，涉及到了设计运动规律分析廓线的综合等四个方向。到了年的第六届会议，已有凸轮机构方面的论文篇，增加了动力学振动优化设计等研究方向。而年第七届会议，凸轮机构方面的论文篇，又增加了误差分析等研究方向。近几年，对凸轮分度机构方面的研究也不断深入，并发表了系列论文，对凸轮机构的共轭曲面原理专家系统等方面也有了相当的研究。现在凸轮机构已经在包装食品纺织交通运输动力印刷等机械凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制领域得到广泛的应用。但是，与先进国家相比，我国对凸轮机构的研究和应用还存在较在的差距，尤其是在对振动的研究凸轮机构的加工及产品开发等方面。欧美各国对凸轮机构研究的特点大致如下论文数量多，研究范围广。研究的连续性和发展性强。研究工作随着新技术新方法的产生和应用而深化。基础理论的研究持续稳定。日本也特别重视凸轮机构的研究，有很多凸轮机构研究的专家，早期有小才川介中开英等，现在有牧野洋西冈雅夫筱原茂之等。还有许多专门生产凸轮机构的公司，如大冢公司三共制作所等。日本经常举行讨论凸轮机构的学术会议。在有关的国际性刊物上也经常看到日本在凸轮机构研究方面的论文。日本近期在凸轮技术的发展上所做的工作主要有以下几个方面在机构设计方面，致力于寻求凸轮机构的精确解和使凸轮曲线多样化，来适应新的要求。加强了凸轮机构动力学和振动方面的研究提高了机构的速度，发展了高速凸轮。他们已经生产出分度数每分钟次的分度凸轮机构。研制新的凸轮加工设备，以适应新开发的产品实现了凸轮机构的小型化和大型化，已经设计生产出了世界上最小和最大的蜗杆凸轮机构，中心距前者为，后者为。加强凸轮机构的标准化，发展成批生产的标准凸轮机构。发展凸轮机构的系统。日本学者非常注重将各方面的研究成果应用到实际的产品开发中去，比如他们充分地认识到凸轮机构作为控制机构具有高速下的稳定性优良的再现性良好的运动特性和可靠性易于实现同步控制刚度高等优越性，因此十分重视将凸轮机构与电子技术相结合，在控制机构上作广泛的研究，从而拓宽了凸轮机构的用途。浙江理工大学本科毕业设计论文凸轮机构研究趋势虽然已经有很多学者对凸轮机构的研究做了相当多的工作，但在各研究方向仍有许多可继续进行的工作，并有些研究工作有待开发。从设计的角度考虑，以下几个研究方向还有待开发在从动件运动规律的研究方面，除了继续寻找更好的运动规律外，还要研究多种有效的分析方法。当对从动件的运动轨迹有所要求时，能够用这些方法求出满足要求并且性能优良的运动规律。对各种凸轮机构要综合考虑几何学和运动学的研究，尽可能导出普遍适用的比较精确计算公式。已有的研究大多数集中于平面和圆柱凸轮，而且仅仅是种凸轮种研究方法，因而设计公式过多，近似公式比较多等情况，并会影响到其他方面如的应用等的研究。发展通用并且有效的系统。由于以上原因和种种因素，在凸轮机构设计过程中计算机的应用直被局限于几种平面和圆柱凸轮机构，并且每程序般只能处理到二种机构，对比较完整的系统的研究，在近十几年才开始，而且很不完善。引入专家系统或人工智能系统。由于凸轮机构并种。技术参数主要有每转脉冲数和供电电压等。单路输出指的是旋转编码器的输出是组脉冲，双路输出的旋转编码器输出的是两组相位差度的脉冲，通过这两组脉冲不仅仅可以测量转速，还可以来判断旋转的方向。旋转编码器可分为增量式编码器绝对值编码器混合式编码器这三种。凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制增量式编码器。增量式编码器轴旋转的时候，有相应的相位输出。旋转方向的判别与脉冲数量的增减，都需借助后部判向电路与计数器来实现。它的计数起点能任意设定，并且可实现多圈无限累加与测量。并可以把每转发出的个脉冲信号，当作参考机械的零位。当脉冲是已固定，而且需要提高分辨率的时候，可用带度相位差两路信号，对原脉冲数来进行倍频。绝对值编码器。绝对值编码器轴旋转器时，有与位置对应的代码二进制或码等输出，我们从代码大小的变更即可判别是正反方向和位移所处的位置，就无需判向电路。它有个绝对零位代码，当停电或关机后再开机重新测量的时候，还可准确地读出关机位置地代码，并且准确地找到零位代码。在般情况下绝对值编码器测量范围为度，不过特殊型号也可实现多圈测量。混合式编码器。混合式轴编码器兼具有增量式轴编码器和绝对式轴编码器的功能，不仅内部是以格雷码编码，来输出转子的空间位置信号，且同时还输出增量式轴编码器有的脉冲信号。所以混合式轴编码器能同时测量转子的空间位置和转速。因为混合式轴编码器的功能齐全，并且它的结构较为复杂，那么价格相对较高。根据本试验台要求电机通过同步带和涡轮蜗杆减速器带动凸轮传动，那么编码器可安装在减速器另个输出轴上测试其转速。摆动从动件上的编码器通过耦合器直接连接在摆杆上。圆柱凸轮上的编码器也通过耦合器连接在凸轮轴上。都选择增量编码器。圆柱凸轮和盘形凸轮的转速用的编码器，外径为，主轴为，脉冲数为，实体图如图所示，技术参数如图所示图编码器浙江理工大学本科毕业设计论文图编码器技术参数摆动从动件上的编码器选用，外径为，脉冲数为，主轴直径为。直线位移传感器选择为了提高试验台测量精度，本试验台选用光栅尺来测量直线位移。光栅尺位移传感器简称光栅尺，是用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。机床与现在加工中心以及测量仪器等方面经常应用光栅尺位移传感器，可用作直线位移或者角位移的检测。他的测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，精度高，响应快的特点。光栅尺位移传感器是由标尺光栅和光栅读数头组成。标尺光栅般固定在活动的部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。图所示的就是光栅尺位移传感器的结构。凸轮机构运动分析及创新设计试验平台研制图光栅读数头光源透镜指示光栅光敏原件驱动线路从结构和经济角度选择信和光栅尺型号为量程为，分辨率为，结构图如图所示。图光栅尺结构图第章试验台运动仿真运动仿真简介随着网络技术计算机技术信息技术的发展，人们希望利用计算机进行工程设计，来提高工作的效率和减少不必要的开支，仿真技术随之快速的发展，大量的针对特定领域的仿真软件也随之而生，并且在各自领域日益完善，因此如何充分利用这些成熟的软件进行仿真分析和工程设计就成为设计工程师面临的项挑战。仿真具有经济性有效性安全性和保密性等优点。目前仿真已作为种重要的研究手段广泛应用在航空航天通信化工机械军事医学社会经浙江理工大学本科毕业设计论文济系统等自然科学和社会科学的各个领域。通过仿真技术可以降低系统的研究成本，减短产品的开发周期，加速产品的上市时间，提升系统实验调试和训练过程中的安全性。仿真通过对所要研究的系统模型的开发，帮助人们来了解系统的行为。伴随着网络技术计算机技术信息技术的应用发展，计算机仿真技术也快速发展，同时出现了的大量成熟的仿真软件，典型的如和等，可以分别对动力学热力学控制系统生产线和液压系统等各个领域进行仿真分析。通过仿真软件广泛应用到产品开发过程中，大大地提高了企业的产品设计开发能力。但随着产品的复杂化和需求的进步提高，软件已成为全方位的三维产品开发软件，不仅具有建模功能，而且具有仿真模块有限元分析模块，对于结构简单的机构可以选择软件进行简单的仿真。仿真简介机构运动分析模块是中专门用来处理装配件之间的运动仿真和机构分析的模块。由于仿真时机构需要运动，所以在装配时，元件不能完全约束，这并不表示装配的不完全，而是根据各构件零件的运动状态及彼此间的相对运动情况，通过各种连接的设定，来限制各构件的运动自由度。然后按照设计的意图，添加运动副和驱动器使其运动起来，实现运动模拟，同时可以进行运动分析，对机构进行运动的速度位移加速度情况进行分析，为研究机构的模型提供便利。机械运动仿真在中通过四个步骤实现创建零件模型使用各种特征工具，如拉伸旋转等创建所需的零件模型二组装零件模型使用装配命令组装零件模型，生成连接三运动仿真设置按照零件的设计要求进行运